螺旋输送机上的单级圆柱齿轮减速器课程设计.docx
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螺旋输送机上的单级圆柱齿轮减速器课程设计
一、设计任务书………………………………………………4
二、电动机的选择……………………………………………6
三、计算传动装置的运动和动力参数………………………8
四、传动件的设计计算………………………………………12
五、轴的设计计算……………………………………………22
六、箱体的设计………………………………………………30
七、键联接的选择及校核计算………………………………32
八、滚动轴承的选择及计算…………………………………34
九、联连轴器的选择…………………………………………35
十、减速器附件的选择………………………………………36
十一、润滑与密封……………………………………………36
十二、设计小结………………………………………………36
十三、参考资料目录…………………………………………38
一、机械设计课程设计任务书
题目:
设计一用于螺旋输送机上的单级圆柱齿轮减速器。
工作有轻振,单向运转,两班制工作。
减速器小批生产,使用期限5年。
输送机工作转速的容许误差为5%。
(一)、总体布置简图
(二)、工作情况:
工作有轻振,单向运转
(三)、原始数据
输送机工作轴上的功率P(kW):
4.5
输送机工作轴上的转速n(r/min):
90
输送机工作转速的容许误差(%):
5
使用年限(年):
5
工作制度(班/日):
2
(四)、设计内容
1.电动机的选择与运动参数计算;
2.斜齿轮传动设计计算
3.轴的设计
4.滚动轴承的选择
5.键和连轴器的选择与校核;
6.装配图、零件图的绘制
7.设计计算说明书的编写
(五)、设计任务
1.减速器总装配图一张
2.输出轴及其输出轴上齿轮零件图各一张
3.设计说明书一份
(六)、设计进度
1、第一阶段:
总体计算和传动件参数计算
2、第二阶段:
轴与轴系零件的设计
3、第三阶段:
轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制
4、第四阶段:
装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写
计算及说明
结果
二、电动机的选择
1、电动机类型和结构的选择:
选择Y系列三相异步电动机,此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机,其结构简单,工作可靠,价格低廉,维护方便,适用于不易燃,不易爆,无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。
2、电动机容量选择:
电动机所需工作功率为:
式
(1):
Pd=PW/ηa (kw)
由电动机至输送机的传动总效率为:
η总=η1×η24×η3×η4×η5
根据《机械设计课程设计》P10表2-2式中:
η1、η2、η3、η4、η5分别为联轴器1、滚动轴承(一对)、圆柱直齿轮传动、联轴器2和圆锥齿轮传动的传动效率。
取η1=0.99,η2=0.99,η3=0.97,η4=0.99、η5=0.93
则:
η总=0.99×0.994×0.97×0.99×0.93
=0.85
所以:
电机所需的工作功率:
Pd =PW/η总
=4.5/0.85
=5.3(kw)
η总=0.85
Pd=5.3(kw)
计算及说明
结果
3、确定电动机转速
输送机工作轴转速为:
nW=【(1-5%)~(1+5%)】×90r/min
=85.5~94.5r/min
根据《机械设计课程设计》P10表2-3推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’=3~6。
取开式圆锥齿轮传动的传动比I1’=2~3。
则总传动比理论范围为:
Ia’=I’×I1’=6~18。
故电动机转速的可选范为
Nd’=Ia’×nW
=(6~18)×90
=540~1620r/min
则符合这一范围的同步转速有:
750、1000和1500r/min
根据容量和转速,由相关手册查出三种适用的电动机型号:
(如下表)
方案
电动机型号
额定功率
电动机转速(r/min)
电动机重量(N)
参考价格
传动装置传动比
同步转速
满载转速
总传动比
V带传动
减速器
1
Y132S-4
5.5
1500
1440
650
1200
18.6
3.5
5.32
2
Y132M2-6
5.5
1000
960
800
1500
12.42
2.8
4.44
3
Y160M2-8
5.5
750
720
1240
2100
9.31
2.5
3.72
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格
nw=85.5~94.5r/min
Nd’=530~1620r/min
计算及说明
结果
和圆锥齿轮带传动、减速器传动比,可见第2方案比较适合。
此选定电动机型号为Y132M2-6,其主要性能:
中心高H
外形尺寸
L×(AC/2+AD)×HD
底角安装尺寸A×B
地脚螺栓孔直径K
轴伸尺寸
D×E
装键部位尺寸F×GD
132
520×345×315
216×178
12
28×80
10×41
电动机主要外形和安装尺寸
三、计算传动装置的运动和动力参数
(一)确定传动装置的总传动比和分配级传动比
由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n
1、可得传动装置总传动比为:
ia=nm/nW
=960/90
=10.67
ia=10.67
计算及说明
结果
总传动比等于各传动比的乘积
分配传动装置传动比
ia=i0×i(式中i0、i分别为开式圆锥齿轮传动
和减速器的传动比)
2、分配各级传动装置传动比:
根据指导书P10表2-3,取i0=3(圆锥齿轮传动i=2~3)
因为:
ia=i0×i
所以:
i=ia/i0
=10.67/3
=3.56
四、传动装置的运动和动力设计:
将传动装置各轴由高速至低速依次定为Ⅰ轴,Ⅱ轴,......以及
i0,i1,......为相邻两轴间的传动比
η01,η12,......为相邻两轴的传动效率
PⅠ,PⅡ,......为各轴的输入功率(KW)
TⅠ,TⅡ,......为各轴的输入转矩(N·m)
nⅠ,nⅡ,......为各轴的输入转矩(r/min)
可按电动机轴至工作运动传递路线推算,得到各轴的运动和动力参数
i0=3
ii=3.56
计算及说明
结果
1、运动参数及动力参数的计算
(1)计算各轴的转速:
Ⅰ轴:
nⅠ=nm=960(r/min)
Ⅱ轴:
nⅡ=nⅠ/i=960/3.56=269.66r/min
III轴:
nⅢ=nⅡ
螺旋输送机:
nIV=nⅢ/i0=269.66/3=89.89r/min
(2)计算各轴的输入功率:
Ⅰ轴:
PⅠ=Pd×η01=Pd×η1
=5.3×0.99=5.247(KW)
Ⅱ轴:
PⅡ=PⅠ×η12=PⅠ×η2×η3
=5.247×0.99×0.97=5.04(KW)
III轴:
PⅢ=PⅡ·η23=PⅡ·η2·η4
=5.04×0.99×0.99=4.94(KW)
螺旋输送机轴:
PIV=PⅢ·η2·η5=4.54(KW)
nⅠ=960(r/min)
nⅢ=nⅡ=269.66
r/min
nIV=89.89
r/min
PⅠ=5.247(KW)
PⅡ=5.04(KW)
PⅢ=4.94(KW)
PIV=4.54(KW)
计算及说明
结果
(3)计算各轴的输入转矩:
电动机轴输出转矩为:
Td=9550·Pd/nm=9550×5.3/960
=52.72N·m
Ⅰ轴:
TⅠ=Td·η01=Td·η1
=52.72×0.99=52.2N·m
Ⅱ轴:
TⅡ=TⅠ·i·η12=TⅠ·i·η2·η3
=52.2×3.56×0.99×0.97=178.45N·m
III轴:
TⅢ=TⅡ·η2·η4=174.9N·m
螺旋输送机轴:
TIV=TⅢ·i0·η2·η5=483.1N·m
(4)计算各轴的输出功率:
由于Ⅰ~Ⅲ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率:
故:
P’Ⅰ=PⅠ×η轴承=5.247×0.99=5.2KW
P’Ⅱ=PⅡ×η轴承=5.04×0.99=5.0KW
P’Ⅲ=PⅢ×η轴承=4.94×0.99=4.9KW
(5)计算各轴的输出转矩:
由于Ⅰ~Ⅲ轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率:
则:
T’Ⅰ=TⅠ×η轴承=52.2×0.99=51.68N·m
T’Ⅱ=TⅡ×η轴承=178.45×0.99=176.67N·m
T’Ⅲ=TⅢ×η轴承=174.9×0.99=173.15N·m
TTd=52.72N·m
TⅠ=52.2N·m
TII=178.45N·m
TⅢ=174.9N·m
TIV=483.1N·m
P’I=5.2KW
P’II=5.0KW
P’III=4.9KW
T’I=51.68
N·m
T’II=176.67
N·m
T’III=
173.15N·m
计算及说明
结果
综合以上数据,得表如下:
轴名
功效率P(KW)
转矩T(N·m)
转速n
r/min
传动比i
效率
η
输入
输出
输入
输出
电动机轴
5.3
52.72
960
1
0.99
Ⅰ轴
5.25
5.2
52.2
51.68
960
0.96
3.56
Ⅱ轴
5.04
5.0
178.45
176.67
269.66
0.98
Ⅲ轴
4.94
4.9
174.9
173.15
269.66
3
0.92
输送机轴
4.54
4.50
483.1
478.27
89.89
四、传动件的设计计算
(一)、减速器内传动零件设计
(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。
选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。
齿轮精度初选8级
(2)、初选主要参数
Z1=21,u=3.6
Z2=Z1·u=21×3.6=75.6取Z2=76
Z1=21
Z2=76
计算及说明
结果
由表10-7选取齿宽系数φd==0.5·(u+1)·φa=1.15
(3)按齿面接触疲劳强度计算
计算小齿轮分度圆直径
d1t≥
确定各参数值
1)试选载荷系数K=1.3
2)计算小齿轮传递的转矩
T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×5.2/960
=5.17×104N·mm
3)材料弹性影响系数
由《机械设计》表10-6取ZE=189.8
4)区域系数ZH=2.5
5)由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
;大齿轮的接触疲劳强度极限
。
6)由式10-13计算应力循环次数
N1=60n1jLh=60×960×1×(2×8×300×5)=1.382×109
N2=N1/3.6=3.84×108
7)由图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1=0.93;KHN2=0.97
φ
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- 螺旋 输送 圆柱齿轮 减速器 课程设计